Lactose

Struktur

Das Lactose-Molekül besteht aus zwei Monosaccharid-Bausteinen, nämlich aus β-Galactose und α-Glucose:

Das Lactose-Molekül
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende

Links sehen wir ein β-Galactose-Molekül, recht ein α-Glucose-Molekül. Beide Bausteine sind durch ein Sauerstoff-Atom miteinander verbunden. Diese Art der chemischen Bindung - im Prinzip eine Ether-Bindung, wird als glycosidische Bindung bezeichnet. Bei der Lactose kann man dies sogar noch genauer angeben: Es handelt sich um eine β-α-1,4-glycosidische Bindung, denn die Bindung wird von der OH-Gruppe am C1-Atom der Galactose und der OH-Gruppe am C4-Atom der Glucose gebildet. Beide OH-Gruppen vereinigen sich unter Abgabe von Wasser, und ein Sauerstoff-Atom bleibt als Brücke übrig.

Bedeutung

Ernährung

Lactose ist für die menschliche Ernährung sicherlich der wichtigste Zucker, solange man noch Säugling ist. Es handelt sich nämlich um den in der Muttermilch enthaltenen Milchzucker. Auch die Milch anderer Säugetiere enthält Lactose. Kuhmilch beispielsweise enthält 4,6% Lactose, das sind 46 Gramm pro Liter. Die Muttermilch des enthält Menschen 7,1% Lactose nach [1] bzw. 6,7% nach [2]. Übertroffen wird das nur noch von der Milch des Esels, die 7,4% Lactose enthält ^[1].

Die Lactose in der Säugetiermilch dient in erster Linie als Energieträger. Im Dünndarm der Tiere wird die aufgenommene Lactose durch das Enzym Lactase wieder in Glucose und Galactose zerlegt. Erwachsene Menschen produzieren normalerweise keine Lactase mehr und sind damit intolerant gegenüber Lactose (Lactoseintoleranz). Durch eine Mutation vor einigen Tausend Jahren in dem Lactase-Gen wurde die Lactase jedoch auch im Erwachsenenalter produziert, was den damaligen Menschen einen einmaligen Überlebensvorteil vor allem im Winter verschaffte. Daher hat sich diese Mutation immer weiter verbreitet, vor allem in den Ländern mit intensiver Milchwirtschaft, und ist heute eher die Regel. Die Menschen, die als Erwachsene keine Lactase mehr produzieren, gelten daher als lactoseintolerant.

Biologie

Im Biologie-Unterricht spielt Lactose selbst keine so wichtige Rolle wie im Ernährungslehre-Unterricht. Allerdings wird Lactose immer im Zusammenhang mit dem bakteriellen lac-Operon erwähnt. Bakterien können ihren Stoffwechsel flexibel umstellen. Wenn nicht mehr genügend Glucose im Nährmedium ist, dafür aber eine hinreichende Menge Lactose, stellen Bakterien ihren Stoffwechsel von Glucose-Verwertung auf Lactose-Verwertung um.

Im Zentralabitur NRW spielt das lac-Operon allerdings keine besonders große Rolle. Einmal wurde es in einer Teilaufgabe thematisiert, nämlich in der Genetik-Aufgabe von 2016. Das war's dann aber auch schon. In mündlichen Prüfungen wird das lac-Operon dagegen regelmäßig abgefragt. Der Begriff "Lactose" taucht auch nur in dieser einen Abituraufgabe auf, im Zusammenhang mit dem lac-Operon.